基于网络编码的无线通信网络数据传输协议研究

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1、隶劫大·譬硕士学位论文基于网络编码的无线通信网络数据传输协议研究专业：焦!息鱼通焦三堡导中国．南京冻南大学信息科学与工程学院移动通信国家重点实验室二零一四年三月ASTUDYONNETWORKCODINGBASEDDATATRANSMISSIONPROTOCOLSFORWIRELESCOMMUNICATIONNETWORKSThesissubmittedtoSoutheastUniVersityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYQiangHuSupervisedby：ProfJunZhen

2、gSchoolofInformationScienceandEnginee“ngSoutheastUniVersi够March6，2014㈣5叫7圳圳，，㈣6Ⅲ2咖6⋯2唧Y东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：剑i幺日期：丝!垒：

3、竺!：丝东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：五猫主筻导师签名：纳y磐日期：少脾．哆。呼摘要网络编码作为一种能够有效提高通信网络传输性能的新型编码技术，目前正得到越来越多的关注。网络编码可应用于各种不同的无线和有线通信网络，以实现

4、可靠数据传输、高速数据传输、信息安全和分布式数据存储等应用。本硕士学位论文研究基于网络编码的无线通信网络数据传输协议，研究内容主要包括两个方面：蜂窝移动通信网络中的组播重传协议和无线网状网络中的高效路由协议。针对蜂窝移动通信网中的组播问题，论文在了解已有相关工作的基础上，提出了一种基于网络编码的组播重传方案，并提出了一种高效的数据包选择算法一w萌ghtPick，以提高所提方案的组播重传效率。与现有数据包选择算法不同，w色i曲tPick在进行网络编码时，引入了一个“动态合并数”的概念。基于这一概念，基站根据当前各数据包的接收状态，动态地确定

5、编码时合并在一个编码重传包中的原始数据包的个数，允许基站发出的每个编码重传包的数据包合并数是动态变化的。通过计算机仿真实验，论文对所提出基于网络编码的组播重传方案在采用不同数据包选择算法时的性能进行了比较，并分析了组播重传方案中的各参数对重传性能的影响。仿真结果显示，与采用现有数据包选择算法的组播重传方案相比，采用w色i曲tPick算法时的组播重传方案能够显著地提高组播重传的性能，包括数据包丢失率和被成功发送的数据包数目。在上述工作的基础上，论文进一步将所提出的基于网络编码的组播重传方案应用到含有中继的网络场景中，以提高这种场景下组播重传

6、的效率。为了协调基站和中继之间的资源分配，论文提出了一种改进的重传方案，它采用基于频分的资源分配策略来提高数据传输和重传的效率。改进的重传方案保留了WeightPick算法，但对其进行了一些针对性的修改，以使其适应含有中继的网络场景。与不含中继的组播重传场景相似的是，基站或者中继根据当前的数据包接收状态动态地确定编码时合并在一个编码重传包里的原始数据包的个数，且允许每一个被发送的编码重传包的数据包合并数可以不同。仿真结果显示，与现有基于网络编码的组播重传协议相比，改进的组播重传方案能够明显地提高在含中继的网络场景下的组播重传性能，包括数据

7、包丢包率和被成功发送的数据包数目。针对无线网状网络中的路由问题，论文提出了一种基于网络编码的机会路由协议—coAOR，以提高网络的数据传输效率。CoAOR协议将网络编码和机会路由两种技术的优点进行了有机结合，并结合网络编码的特点对机会路由的三个阶段分别作了重新的设计和改进。该路由协议的主要过程可以被分为三个阶段，分别是基于编码的下一跳候选转发节点集合选择、节点编码增益计算以及基于优先级的数据包转发。由于引入了网络编码技术，coAOR协议中候选转发节点的选择不再以单个原始数据包为中心，而是考虑了编码数据包中所有原始数据包的影响，这样选择出的

8、候选转发节点集合是适合于编码数据包转发的。在coAOR协议中，定义了一种新的编码增益，用于候选节点选择。该编码增益考虑了三个方面的参数或因素，分别为编码数据包中涉及到的数据包流的个数、链路质量